Objective-C中的实例方法、类方法、Category、Protocol

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方法

Objective-C中的方法有两种：

实例方法

以-开头的方法是实例方法。它属于类的某一个或某几个实例对象，即类对象必须实例化后才可以使用的方法，将消息发送给实例对象： 

// Deck.h

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Card.h"

@interface Deck : NSObject

@property(nonatomic) int cardNum;

// 实例方法
- (Card *)randomDrawCard;

+ (NSString *)CardKinds;

@end

实例方法中可以使用该类的所有实例变量： 

// Deck.m

#import "Card.h"

@implementation Deck

- (Card *)drawCardFromTop
{
    // 实例变量
    _cardNum--;

    //TODO.....
}

+ (NSString *)CardKinds
{
    NSLog("Cards are divided into four kinds: spades, diamonds, clubs and hearts");
}

@end

类方法

以+开头的方法是类方法。Objc中的类方法类似Java中的static静态方法，它是属于类本身的方法，不属于类的某一个实例对象，所以不需要实例化类，用类名即可使用，是将消息发送给类： 

// Deck.h

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Card.h"

@interface Deck : NSObject

- (Card *)randomDrawCard;

// 类方法
+ (NSString *)CardKinds;

@end

类方法不能使用任何实例变量： 

// Deck.m

#import "Card.h"

@implementation Deck

- (Card *)drawCardFromTop
{
    // 实例变量
    _cardNum--;

    //TODO.....
}

// 不能使用该类的实例变量_carNum
+ (NSString *)CardKinds
{
    NSLog("Cards are divided into four kinds: spades, diamonds, clubs and hearts");
}

@end

所以我们使用类方法一般有两种情况：

  • 创建一些事物，比如特殊格式的字符串等。
  • 作为工具方法，比如返回常数等。

类方法和实例方法认知的误区

  • 类方法常驻内存，所以比实例方法效率高。
    事实上，在加载时机和占用内存上，类方法和实例方法是一样的，在类第一次被使用时加载方法，所以在效率上没有什么区别。

  • 类方法分配在堆上，实例方法分配在栈上。
    事实上，所有的方法都不可能分配在堆栈区，方法作为二进制代码是存储在内存的程序代码区，这个内存区域是不可写的。请查看我这篇笔记中的相关概念Objective-C中的Block。

总结

实例方法和类方法有大多数的共性，比如都可以有一个或多个参数、都可以继承基类的方法、相同的声明规范等。唯一不同的就是类方法不能使用实例变量，所以导致它只适用于一些特殊的情况。

Category

如果我们想给一个已存在的、很复杂的类添加一个新的方法，应该怎么做？
想翻源码添加？骚年，你太天真，你如果看不到源码呢。即便我们可以看到源码，如果我们新增的逻辑也很复杂，这样就会扩大原始设计的规模，有可能会打乱整个设计的结构。
Category就是Objective-C提供的为我们解决这一问题的方法。它可以让我们动态的在已经存在的类中添加新的行为，即方法。对类进行扩展时不需要访问其源码，也不需要创建子类。

使用方法

Category的实现很简单，我们举例说明。

// Deck.h

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Card.h"

@interface Deck : NSObject

- (Card *)randomDrawCard;

@end

这是类Deck的声明文件，其中包含一个实例方法randomDrawCard，如果我们想在不修改原始类、不增加子类的情况下，为该类增加一个drawCardFromTop方法，只需要定义两个文件Deck+DrawCardFromTop.h和Deck+DrawCardFromTop.m，在声明文件和实现文件中用()把Category的名称括起来即可，声明文件如下：

// Deck+DrawCardFromTop.h

#import "Deck.h"
#import "Card.h"

@interface Deck(DrawCardFromTop)

- (Card *)drawCardFromTop;

@end

实现文件如下：

// Deck+DrawCardFromTop.m

#import "Deck+DrawCardFromTop.h"
#import "Card.h"

@implementation Deck(DrawCardFromTop)

- (Card *)drawCardFromTop
{
    //TODO.....
}

@end

DrawCardFromTop是Category的名称。这里一般使用约定俗成的习惯，将声明文件和实现文件统一采用”原类名+Category名”的方式命名。
使用也非常简单，引入Category的声明文件，然后正常调用即可：

// main.m

#import "Deck+DrawCardFromTop.h"
#import "Card.h"

int main(int argc, char * argv[])
{

    Deck *deck = [[Deck alloc] init];
    Card *card = [deck drawCardFromTop];

    return 0;

}

使用场景

  • 需求变更在整个开发周期是司空见惯的事情，那么我们可能就需要对某个或某几个类中添加新的方法以满足需求。
  • 我们在团队协作开发时候，经常需要多个人来实现一个类中的不同方法，在这种情况下采用Category是一个较好的选择。
  • 当一些基础类库满足不了我们的需求时，我们希望能扩展基础类库，这时就需要Category。

需要注意的问题

  • Category可以访问原始类的实例变量，但不能添加变量，如果想添加变量，可以考虑通过继承创建子类。
  • Category可以重载原始类的方法，但不推荐这么做，这么做的后果是你再也不能访问原来的方法。如果确实要重载，正确的选择是创建子类。
  • 和普通接口有所区别的是，在分类的实现文件中可以不必实现所有声明的方法，只要你不去调用它。

总结

掌握并用好Category可以充分利用Objective-C的动态特性，编写出灵活简洁的代码。

Protocol

简单来说，Protocol不属于任何一个类，它只是一个方法列表，任何类都可以对其中声明的方法进行实现。这种设计模式一般称为代理模式（delegation）。你可以通过Protocol定义各种行为，在不同的场景采用不同的实现方式。在iOS和OS X开发中，Apple采用了大量的代理模式来实现MVC中View和Controller的解耦。

使用方法

Protocol有两种声明的方式：

  • 在单独的声明文件（.h文件）中声明。
  • 在某个类的声明的文件中声明。

以上两种方式视具体情况而定，但是在代码规范上都是一致的：

// HandleDeckDelegate.h

@protocol HandleDeckDelegate <NSObject>

@required
- (void)ShuffleDeck;

@optional
- (void)CuttingDeck;

@end

上述代码中有两个关键字，@required和@optional，表示如果要实现这个协议，那么ShuffleDeck方法是必须要实现的，CuttingDeck则是可选的，如果不注明，那么方法默认是@required的，必须实现。

那么如何实现这个Protocol呢，很简单，创建一个普通的Objective-C类，如果Protocol使用单独的.h文件声明，那么在该类的.h声明文件中引入包含Protocol的.h文件，如果Protocol是声明在一个相关类中，那么就需要引入该类的.h文件。之后声明采用这个Protocol即可：

// Deck.h

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Card.h"
#import "HandleDeckDelegate.h"

@interface Deck : NSObject<HandleDeckDelegate>

- (Card *)randomDrawCard;

@end

用尖括号（\<…>）括起来的HandleDeckDelegate就是我们创建的Protocol。如果要采用多个Protocol，可以在尖括号内引入多个Protocol名称，并用逗号隔开即可。例如<HandleDeckDelegate,xxxDelegate>。

// Deck.m

#import "Card.h"

@implementation Deck

- (Card *)drawCardFromTop
{
    //TODO.....
}

- (void)ShuffleDeck
{
    //TODO.....
}

@end

由于CuttingDeck方法是可选的，所以我们只实现了ShuffleDeck。

使用场景

  • Objective-C里的Protocol和Java语言中的接口很类似，如果一些类之间没有继承关系，但是又具备某些相同的行为，则可以使用Protocol来描述它们的关系。
  • 不同的类，可以遵守同一个Protocol，在不同的场景下注入不同的实例，实现不同的功能。

需要注意的问题

  • 根据约定，框架中后缀为Delegate的都是Protocol，例如UIApplicationDelegate，UIWebViewDelegate等。
  • Protocol本身是可以继承的，比如：
@protocol A
    -(void)methodA;
@end

@protocol B <A>
    -(void)methodB;
@end

如果你要实现B，那么methodA和methodB都需要实现。

  • Protocol是与任何类都无关的，任何类都可以实现定义好的Protocol，如果我们想知道某个类是否实现了某个Protocol，那么我们可以用conformsToProtocol方法进行判断：
[obj conformsToProtocol:@protocol(ProcessDataDelegate)]

总结

Protocol最常用的就是委托代理模式，Cocoa框架中大量采用了这种模式实现数据和UI的分离。例如UIView产生的所有事件，都是通过委托的方式交给Controller完成。
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